實(shí)時時鐘芯片DS12887的應(yīng)用設(shè)計
DS12887是Dallas半導(dǎo)體公司推出的實(shí)時時鐘芯片,在芯片內(nèi)部集成了石英晶體、鋰電池和其他支持電路,在沒有外部供電的情況下,可以正確走時10年;可以計數(shù)時分秒、年月日和星期等信息,而且潤年補(bǔ)償?shù)?100年有效;內(nèi)部的鬧鐘寄存器用來保存鬧鐘時間,當(dāng)實(shí)時時間等于鬧鐘時間時,在DS12887的IRQ
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/186520.htm引腳輸出低電平,微控制器可以利用此信號作為鬧鐘信號來處理。筆者用萬用板焊接了電路,實(shí)物圖見如圖1。下面將介紹如何使用DS12887制作這個時鐘。
芯片引腳
了解了主角的基本特性,再來看看它的引腳。一個芯片的引腳可以看作是跟外界交流的通道,了解了引腳的用法就可以知道如何跟單片機(jī)相連。芯片引腳如圖2所示,其中部分引腳命名與官方的數(shù)據(jù)手冊有所不同,原數(shù)據(jù)手冊上使用的是Motorala總線時序的命名方式,這里為了方便理解,采用Intel總線時序的命名方式,因?yàn)槲恼滤褂玫?1單片機(jī)即為Intel時序。這兩種總線時序最初分別是用在Motorala和Intel兩家公司生產(chǎn)的芯片中,有興趣的朋友可以在DS12887的數(shù)據(jù)手冊上找到更詳細(xì)的信息。引腳MOT為總線方式選擇,DS12887可以有兩種時序:當(dāng)MOT接VCC時選擇Motorala總線時序;當(dāng)MOT接地或懸空時選擇Intel總線時序。本文用AT89S52作為控制器,AT89S52作為一種典型的51單片機(jī),理所當(dāng)然使用的是Intel總線時序。
AD0~AD7是地址、數(shù)據(jù)復(fù)用線,跟標(biāo)準(zhǔn)的51單片機(jī)的P0口類似,在一個讀寫周期里的前后兩個時間段分別是作為地址線或數(shù)據(jù)線??梢灾苯舆B接到AT89S52的P0口。
ALE為地址鎖存信號,因?yàn)镈S12887數(shù)據(jù)地址線采用分時復(fù)用的形式,所以需要ALE作地址鎖存信號。在一個讀寫周期里AD0~AD7引腳上首先出現(xiàn)的信號表示地址,通過ALE的下降沿將該信號鎖存到DS12887的地址寄存器,稍后AD0~AD7引腳上出現(xiàn)的信號則表示寫入或讀出DS12887的數(shù)據(jù)。ALE可以直接連接至AT89S52的ALE引腳。
RD
———
、WR
———
是讀寫控制信號引腳,分別連接AT89S52的RD
———
(P3.7)、WR
———
(P3.6)引腳。CS
——
為片選信號,為低電平時選中芯片,可以跟AT89S52的P2.7腳相連,這樣就可以形成DS12887的讀寫基地址:0x0000。
IRQ
————
引腳為中斷輸出信號,當(dāng)DS12887產(chǎn)生中斷時,在IRQ
————
引腳輸出有效低電平,該引腳為漏極開路輸出,在外部需要加上拉電阻。復(fù)位功能在本設(shè)計中不使用,RST
————
可以直接接高電平。
片內(nèi)資源
看完了外面,進(jìn)到里面看看。DS12887內(nèi)部有10字節(jié)的時鐘(時、分、秒)、鬧鐘(時、分、秒)和日歷(年、月、日、星期)寄存器和4個控制寄存器以及114字節(jié)的通用RAM。地址分配如附表所示。在本文的設(shè)計中只使用了前面14字節(jié)的時鐘、鬧鐘、日歷和控制寄存器,其余的114字節(jié)的RAM并未使用。采用了圖3所示的電路圖后,片內(nèi)的14字節(jié)的地址分配就是從0x0000~0x000D,在程序中可以像訪問外部RAM一樣方便地讀取和寫入數(shù)據(jù)至這些地址。0x0000~0x0009是時鐘、鬧鐘和日歷寄存器,保留了時間信息等相關(guān)內(nèi)容,單片機(jī)可以通過讀取這些內(nèi)容將時間信息顯示出來。寄存器A的BIT6~BIT5控制DS12887內(nèi)部晶體振蕩器的關(guān)斷。寄存器B控制各種中斷的使能,在本文中需要將鬧鐘使能位(BIT5)打開,BIT2決定輸出的時鐘數(shù)據(jù)是十六進(jìn)制或是BCD碼,BIT1決定時間采用的格式:24小時或12小時制。寄存器C保存了中斷標(biāo)志位,若在使用多種中斷的情況下,微控制器可以通過讀取該寄存器辨別是產(chǎn)生了何種中斷,從而進(jìn)入相應(yīng)的處理程序。而在本設(shè)計中,只使用了鬧鐘中斷,當(dāng)在/IRQ引腳輸出低電平時,就可以判斷產(chǎn)生了鬧鐘時間到的中斷。但是仍需要通過讀取該寄存器以清楚中斷標(biāo)志,以免程序重復(fù)處理。寄存器D是與器件是否有效相關(guān)的寄存器,本電路無需處理該寄存器。
硬件電路
電路使用4位一體共陰極數(shù)碼管顯示時鐘、鬧鐘和日歷信息,數(shù)碼管采用CD4511作硬件譯碼,74LS06作動態(tài)選擇和驅(qū)動電路。電路圖如圖3所示。CD4511是一種用于數(shù)碼管顯示的譯碼芯片,在芯片輸入引腳(D~A)輸入4位二進(jìn)制數(shù)值,在輸出端(a~g)則譯碼輸出共陰極數(shù)碼管所需要顯示的數(shù)值,例如在CD4511的D~A這4個引腳輸入0101(十進(jìn)制的5,D為最高有效位數(shù)據(jù)),則在輸出端的a~g輸出1011011。而且CD4511有個很有用的消隱功能,即當(dāng)輸入端D~A的值大于9時,輸出端a~g呈現(xiàn)高阻態(tài),從而在數(shù)碼管表現(xiàn)為7段燈都會滅掉。
74LS06包含6個非門電路,本文只需要其中4路即可。在輸入端置1,對應(yīng)的輸出端則為0,則選中其中一個數(shù)碼管。比如在AT89S52的P1.4輸入1,則74LS06的4A引腳為1,在其對應(yīng)的輸出腳4Y輸出就為0,從而選中與s1相連的DS1數(shù)碼管。在焊接電路板時,可以將CD4511和74LS06這兩個芯片放在數(shù)碼管下方,這樣整個電路板就會小巧一些。因?yàn)閿?shù)碼管只有4位,而且必須用其中的兩位顯示一項(xiàng)時間信息,所以每次只可以顯示兩項(xiàng)時間信息,例如DS1、DS2分別顯示月份的十位、個位,DS3、DS4分別顯示日期的十位、個位。但要顯示的時間信息要多得多,所以采用分時復(fù)用的方法輪流顯示時和分、月和日、年和星期,在時間分配上筆者使用了下述方案:在每一分鐘中,0~9s、20~39s、50~59s的時間里顯示時鐘的時和分,在10~19s內(nèi)顯示月和日,在40~49s內(nèi)顯示年和星期,而時鐘的秒數(shù)則不作顯示處理。因?yàn)樾瞧诘淖畲髷?shù)值為7(表示星期天),可以只在個位顯示,星期分配的十位可以作消隱處理。設(shè)定的鬧鐘信息不是需要經(jīng)常查看的,所以不做上述的分時顯示,而是通過按下KEY4鍵查看。電路圖中的4個按鍵功能分配如下,KEY1:數(shù)值加1鍵;KEY2:數(shù)值減1鍵;KEY3:調(diào)節(jié)項(xiàng)目選擇,當(dāng)該鍵按下可以選擇不同的調(diào)節(jié)項(xiàng)目,依次為時鐘的時、時鐘的分、月份、日期、年、星期、鬧鐘的時和鬧鐘的分。KEY4:選擇顯示時間(包括時、分、月、日、年和星期)或鬧鐘。紅色的LED閃亮表示數(shù)碼管當(dāng)前顯示的是鬧鐘的時和分,綠色的LED閃亮表示當(dāng)前顯示的是時鐘的時和分;而紅色的LED閃亮和蜂鳴器發(fā)出聲音,則表示鬧鐘所定格的時間到來,發(fā)出警報提醒;當(dāng)兩個LED都不閃亮?xí)r表示顯示的為日歷信息,即月、日、年和星期,可以通過DS3是否顯示數(shù)據(jù)區(qū)分出顯示的是月、日還是年、星期。
軟件設(shè)計
筆者使用的編譯環(huán)境為Keil編譯軟件,采用C51編程語言。整個程序由幾個模塊構(gòu)成,文件mmi.c中包括一些人機(jī)交互處理的函數(shù),比如讀取按鍵、在數(shù)碼管上顯示時間信息、LED和蜂鳴器的發(fā)聲處理等;文件ds12887.c中包括讀寫和初始化DS12887的函數(shù);文件my52.c中包含延時函數(shù);在文件main.c中則調(diào)用這些模塊中的函數(shù)進(jìn)行綜合處理,主函數(shù)的程序流程圖如圖4所示。各個xxx.h文件中則是相應(yīng)的xxx.c文件中的函數(shù)聲明、全局變量聲明等.
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